最新人教版选修3-2 第四章 第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 作业

7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时过关·能力提升基础巩固1.(多选)下列器具的工作原理与涡流有关的是()A.家用电磁炉B.家用微波炉C.变压器的铁芯用多块相互绝缘硅钢片叠加在一起D.风扇转动时扇叶与空气摩擦发热解析:家用电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的,故A正确;家用微波炉是利用微波加热食物的,微波炉内有很强的电磁波,这种波的波长很短,食物分子在它的作用下剧烈振动,使得其内能增加,温度升高,和涡流无关,故B错误;变压器的铁芯用多块相互绝缘硅钢片叠加在一起,能有效地减小涡流,故C正确;风扇转动时扇叶与空气摩擦发热,是通过摩擦将机械能转化为内能的,与涡流无关,故D错误。

答案:AC2.(多选)下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是()解析:根据涡流的产生条件可知,只有变化的磁场能使金属圆盘产生涡流。

答案:BCD3.右图为电磁炉的工作示意图,它是采用电磁感应原理产生涡流加热的,变化的电流通过线圈产生变化的磁场,当变化的磁场通过铁质锅的底部时,即会产生无数小涡流。

电磁炉工作时产生的电磁波,完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的铁质锅吸收,不会泄漏,对人体健康无危害。

关于电磁炉,以下说法正确的是()A.电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B.电磁炉是利用变化的磁场产生涡流,使铁质锅底迅速升温,进而对锅内食物加热的C.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的解析:电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场,变化的磁场通过铁质锅的底部产生无数小涡流,使锅体温度升高后加热食物,故选项A、D错误,B正确;而选项C是微波炉的加热原理,C错误。

答案:B4.(多选)如图所示,一闭合铝环套在一根光滑平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是()A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动解析:条形磁铁靠近闭合铝环,无论哪个磁极靠近,都会在铝环中产生感应电流,以阻碍它们的相对运动,所以本题属于电磁驱动类问题。

4-7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题6分，共60分)1．著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示。

在一块绝缘板的中部安装一个线圈，线圈接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来，忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是( )A．圆盘将逆时针转动B．圆盘将顺时针转动C．圆盘不会转动D．无法确定圆盘是否会动答案 A解析线圈接通电源瞬间，产生向上的磁场，向上增大的磁场产生顺时针方向的感生电场，因为小球带负电，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有逆时针方向的电场力，故圆盘将沿逆时针方向转动。

A正确。

2.(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( )A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流答案AD解析探测器内线圈通有变化电流产生变化磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。

A、D正确。

3．如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。

现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则( )A．铜盘转动将变慢B．铜盘转动将变快C．铜盘仍以原来的转速转动D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极性来决定答案 A解析当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知感应电流受的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢。

A正确。

4．如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动，线圈的运动情况是( )A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动答案 C解析根据楞次定律可知，为了阻碍磁通量的变化，线圈的转动方向应该与蹄形磁铁的转动方向一致，但是线圈的转速应小于蹄形磁铁的转速，故C项正确。

4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时作业基础达标1．下列关于涡流的说法中正确的是( )A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种区别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流【解析】涡流的本质是电磁感应现象，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以A正确，B、C错误．硅钢中产生的涡流较少，并不是不能产生涡流，D项错误．【答案】A2.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如右图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是( )A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电【答案】C3．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如下图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是( )A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后【解析】由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变，穿过乙环的变化，所以甲环中不产生感应电流，乙环产生．乙环的机械能不断地转化为电能，最终转化为焦耳热散失掉，所以乙环先停下来．【答案】B4．如下图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是( )A．铁B．木C．铜D．铝【解析】小球做减速运动说明小球受到安培力的阻碍作用，即小球内产生了涡流，显然B不满足条件．若小球材料是铁则会被磁化，应做加速运动，所以A错，C、D正确．【答案】CD5.如右图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则( )A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h【解析】若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失；若是非匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失转化为内能．【答案】BD6．高频焊接原理示意图，如下图所示，线圈通过高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用( )A．增大交变电流的电压B．增大交变电流的频率C．增大焊接缝的接触电阻D．减小焊接缝的接触电阻【解析】交变电流频率越高，产生的磁场变化越快．在工件中引起的感应电动势越大，感应电流就越大，产生的热量越大，B正确，焊接缝接触电阻越大，电压越大在此处产生的热量越大越容易熔化焊接．【答案】BC7．在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接，组成电路如图所示，一匀强磁场穿过两圆盘垂直向外，若不计一切摩擦，当a盘在外力作用下做逆时针转动时，转盘b( )。

教材习题点拨教材问题全解思考与讨论由右手定则可以分析出，线框中感应电流的方向为逆时针，根据左手定则或楞次定律可知，线框下边受的安培力向上，安培力阻碍线框的运动。

磁电式仪表铝框转动时，安培力与转动方向相反，阻碍线框的转动。

教材习题全解1．当铜盘在磁极间运动时，由于发生电磁感应现象，在铜盘中产生感应电流，使铜盘受到安培力作用，而安培力的方向阻碍导体的运动，所以铜盘很快就停了下来。

2．当条形磁铁的N极靠近线圈时，线圈中向下的磁通量增加，根据楞次定律可得，线圈中感应电流的磁场应该向上，再根据右手螺旋定则，判断出线圈中的感应电流方向为逆时针方向(自上而下看)。

感应电流的磁场对条形磁铁N极的作用力向上，阻碍条形磁铁向下运动。

当条形磁铁的N极远离线圈时，线圈中向下的磁通量减小，根据楞次定律可得，线圈中感应电流的磁场应该向下，再根据右手螺旋定则，判断出线圈中的感应电流方向为顺时针方向(自上而下看)。

感应电流的磁场对条形磁铁N极的作用力向下，阻碍条形磁铁向上运动。

因此，无论条形磁铁怎样运动，都将受到线圈中感应电流磁场的阻碍作用，所以条形磁铁较快地停了下来。

在此过程中，弹簧和磁铁的机械能均将转化为线圈中的电能。

说明：做这个实验时，为了现象明显，闭合线圈应当使用较宽、较厚，且内径较小的铜环或铝环，这样可以产生较强的感应电流，并且对磁铁产生较大的作用力。

3．在磁性很强的小圆柱形永磁体下落的过程中，没有缺口的铝管中的磁通量发生变化(小圆柱形永磁体上方铝管中的磁通量减小，下方的铝管中的磁通量增大)，所以铝管中将产生感应电流，感应电流的磁场将对下落的小圆柱形永磁体产生阻力作用，小圆柱形永磁体在铝管中缓慢下落；如果小圆柱形永磁体在有缺口的铝管中下落，尽管铝管中也会产生感应电流，感应电流的磁场将对下落的小圆柱形永磁体也产生阻力作用，但这时的阻力非常小，所以小圆柱形永磁体在铝管中下落得比较快。

4．这些微弱的感应电流，将使卫星受到地磁场的安培力作用。

[随堂检测]1.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将()A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动解析：选B.因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化，故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，所以正确选项是B.2.(2018·重庆第二外国语学校月考)如图所示，一金属铜球用绝缘细线挂于O点，将铜球拉离平衡位置并释放，铜球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，若不计空气阻力，则()A．铜球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，铜球中均有涡流产生C．铜球进入磁场后离最低点越近速度越大，涡流也越大D．铜球最终将静止在竖直方向的最低点解析：选B.铜球向右进入和穿出磁场时，会产生涡流，铜球中将产生焦耳热，根据能量守恒知铜球的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误；当铜球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，均会产生涡流，故B正确；整个铜球进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生涡流，即涡流为零，机械能守恒．离平衡位置越近速度越大，故C 错误；在铜球不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化(一直是最大值)，所以机械能守恒，即铜球最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在最低点，故D错误．3.弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现()A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变C．S闭合或断开，振幅变化相同D．S闭合或断开，振幅都不发生变化解析：选A.若S断开，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；若S 闭合，有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，故选A.4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a的直线(如图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y ＝b (b >a )处以速度v 沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )A ．mgbB.12m v 2 C ．mg (b －a ) D ．mg (b －a )＋12m v 2 解析：选D.金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流转化为内能，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好滑不出磁场，做往复运动永不停止，根据能量转化与守恒，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即Q ＝ΔE ＝12m v 2＋mg (b －a )，故D 正确．[课时作业]一、单项选择题1．(2018·海南华侨中学三亚学校期末)下列做法中可以减小涡流产生的是( )A ．在电动机、变压器的线圈中加入铁芯B ．电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成C ．在电磁冶金中，把交变电流改成直流D ．一些大型用电器采用特制的安全开关解析：选B.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯，是为了增强线圈的磁通量，与涡流无关．故A 错误；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是为了减小涡流，故B 正确；在电磁冶金中，是利用涡流产生的热量，把交变电流改成直流则不能使用．故C 错误；一些大型用电器采用特制的安全开关是为了防止断电时由于自感产生的高压，与涡流无关，故D 错误．2．(2018·甘肃天水一中月考)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是( )A ．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B ．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C ．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D ．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗解析：选A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误．3.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转，当给两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止．若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是()A．甲环先停B．乙环先停C．两环同时停下D．无法判断两环停止的先后解析：选B.由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变，穿过乙环的磁通量变化，所以甲环中不产生感应电流，乙环中产生感应电流．乙环的机械能不断地转化为电能，最终转化为焦耳热散失掉，所以乙环先停下来．4.如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内．若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将()A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动解析：选A.磁铁转动时，穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流，磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，导线环与磁铁同向转动，所以选项A 正确．5.如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)．现让铜盘转动，下面对观察到的现象描述及解释正确的是()A．铜盘中既没有感应电动势又没有感应电流，铜盘将一直转动下去B．铜盘中有感应电动势而没有感应电流，铜盘将一直转动下去C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快解析：选C.铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到电磁阻尼作用，机械能转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，C正确，A、B、D错误．6．(2018·河南永年一中月考)安检门是一个用于安全检査的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，关于这个安检门的以下说法正确的是() A．安检门能检查出毒贩携带的毒品B．安检门能检查出旅客携带的水果刀C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理解析：选B.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到．则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A错误；安检门能检查出旅客携带的水果刀，选项B正确；如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，选项C错误；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，故D错误．7.如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是() A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动解析：选C.当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速．如果转速相等，线圈中的磁通量不再变化，起“驱动”作用的安培力将消失．二、多项选择题8.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是()A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最终将做等幅摆动解析：选BD.铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点，铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动．9．(2018·陕西西安一中期末)如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是()A．1是磁铁，在2中产生涡流B．2是磁铁，在1中产生涡流C．该装置的作用是使指针能很快地稳定D．该装置的作用是使指针能够转动解析：选BC.该装置为电磁阻尼，2是磁铁，1为闭合线框，当1切割磁感线在1中产生涡流，将动能转化成内能，从而使1很快的稳定，故B、C正确，A、D错误．10.如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管，现将两圆管竖直固定在相同高度，将两个带相同磁性的小球同时从A管和B管上端管口处无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下列对于两管的描述中可能正确的是()A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的解析：选AD.磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看做许多金属圆环，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律可知，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在非金属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动．由以上分析可知，B 管中的小球后落地，说明磁性小球使B管产生了涡流，即B管一定是用金属导体材料制成的．故选项A、D正确．11.(2018·河南驻马店联考)低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度．如图所示，在线圈L1中通以低频交变电流，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间．线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感应电流．由于金属板厚度不同，吸收电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同．则() A．金属板吸收电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流B．金属板越厚，涡流越弱C．L2中产生的是直流电D．L2中产生的是与L1中同频率的交变电流解析：选AD.线圈L1产生的变化磁场使金属板产生涡流，所以A正确；金属板越厚，在变化的磁场作用下产生涡流越强，即B错误；线圈L1产生的是变化磁场，所以L2中产生的是与L1中同频率的交流电，故C错误，D正确．12．(2018·江苏石庄高级中学期末)涡流检测是工业上无损检测的方法之一．如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化．下列说法中正确的是()A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D．待测工件可以是塑料或橡胶制品解析：选ABC.根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化，故A正确；感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的交流电频率，故B正确；因为线圈交流电是周期变化的，故在工件中引起的交流电也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C正确；电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只能是金属制品，故D错误．13．(2018·福建惠安嘉惠中学月考)电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流．它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点．下列关于电磁炉的说法中正确的是()A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品C．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热D．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率解析：选AD.电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具．由高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成．使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热．所以电磁炉发热部分需要用铁锅底部，而不能用陶瓷材料，产生的热量可通过面板加热，故面板可采用陶瓷材料，A、D正确，B、C错误．14．如图所示，金属球从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设球的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则()A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析：选BD.若是匀强磁场，金属球从一侧滚上另一侧过程中，穿过金属球的磁通量没发生变化，所以金属球内无涡流产生，也就没有机械能的损失，在另一侧就能滚上原来的高度，故B正确，A错误．若是非匀强磁场，金属球滚动过程中，穿过金属球的磁通量发生变化，所以金属球内产生涡流，机械能损失转化为内能，故另一侧不能到达原来的高度，所以C错误，D正确．美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。

1．(2021年哈师大附中高二检测)下列应用与涡流有关的是()A．家用电磁炉B．家用微波炉C．真空冶炼炉D．探雷器解析:选ACD.家用电磁炉、真空冶炼炉、探雷器都是利用涡流工作，而家用微波炉是利用微波直接作用于食物．图4－7－82．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图4－7－8所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是()A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电解析:选C.高频感应炉的线圈通入高频交变电流时，产生变化的磁场，变化的磁场就能使金属中产生涡流，利用涡流的热效应加热进行冶炼．故选项C正确．A、B、D错误．图4－7－93.如图4－7－9所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()A．做等幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判定解析:选B.小球在通电线圈的磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它与线圈的相对运动，做阻尼振动．图4－7－104.老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，如图4－7－10所示，同学们看到的现象是()A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动解析:选B.右环闭合，在此过程中可产生感应电流，环受安培力作用，横杆转动，左环不闭合，无感应电流，无以上现象，选B.图4－7－115．如图4－7－11所示，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，则()A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h解析:选BD.若是匀强磁场，则穿过球的磁通量不发生变化，球中无涡流，机械能没有损失，故球滚上的高度等于h，选项A错B对；若是非匀强磁场，则穿过球的磁通量发生变化，球中有涡流产生，机械能转化为内能，故球滚上的高度小于h，选项C错D对．一、选择题图4－7－121．如图4－7－12所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯解析:选C.通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．2．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了() A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减少发热量解析:选BD.不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施．图4－7－133．(2021年合肥高二检测)如图4－7－13所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是()A．铁B．木C．铝D．塑料解析:选C.木球、塑料球在光滑水平面上将做匀速运动，B、D错误；铁球受磁铁的吸引在光滑水平面上将做加速运动，A错误；铝球受电磁阻尼作用在光滑水平面上将做减速运动，C正确．图4－7－144.某磁场磁感线如图4－7－14所示，有铜圆板自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，圆板中的涡电流方向是()A．始终顺时针B．始终逆时针C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针解析:选C.把圆板从A至B的全过程分成两个阶段处理:第一阶段是圆板自A位置下落到具有最大磁通量的位置O，此过程中穿过圆板磁通量的磁场方向向上且不断增大．由楞次定律判断感应电流方向(自上向下看)是顺时针的；第二阶段是圆板从具有最大磁通量位置O落到B位置，此过程穿过圆板磁通量的磁场方向向上且不断减小，由楞次定律判得感应电流方向(自上向下看)是逆时针的．图4－7－155．如图4－7－15所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则下列说法中正确的是()A．磁铁的振幅不变B．磁铁做阻尼振动C．线圈中产生方向不变的电流D．线圈中产生方向变化的电流解析:选BD.尽管不知道条形磁铁的下端是N极还是S极，但是，在条形磁铁上下振动的过程中，周期性地靠近(或远离)闭合线圈，使穿过闭合线圈的磁通量不断变化，从而产生感应电流．根据楞次定律可知，闭合线圈产生感应电流的磁场必然阻碍条形磁铁的振动，使其机械能不断减小，从而做阻尼振动；同时由于条形磁铁在靠近线圈和远离线圈时，穿过闭合线圈的磁通量方向不变，但磁通量的增减情况刚好相反．根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向不断地做周期性变化，即线圈中产生的感应电流是方向变化的电流．图4－7－166．如图4－7－16所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )A ．先向左，后向右B ．先向左、后向右、再向左C ．一直向右D ．一直向左解析:选D.当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的向左运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，故受到的静摩擦力总是向左．选项D 正确，A 、B 、C 错误．图4－7－177．如图4－7－17所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )A ．整个过程都做匀速运动B ．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动C ．整个过程都做匀减速运动D ．穿出时的速度一定小于初速度解析:选D.小球的运动主要研究两个阶段:一是球进入磁场的过程，由于穿过小球的磁通量增加，在球内垂直磁场的平面上产生涡流，有电能产生，而小球在水平方向上又不受其他外力，所以产生的电能只能是由球的机械能转化而来，由能的转化与守恒可知，其速度减小；二是穿出磁场的过程，同理可得速度进一步减小，故选项D 正确．图4－7－188．如图4－7－18所示，条形磁铁从h 高处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S 断开时，至落地用时t 1，落地时速度为v 1；S 闭合时，至落地用时t 2，落地时速度为v 2，则它们的大小关系正确的是( )A ．t 1＞t 2，v 1＞v 2B ．t 1＝t 2，v 1＝v 2C ．t 1＜t 2，v 1＜v 2D ．t 1＜t 2，v 1＞v 2解析:选D.开关S 断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，a ＝g ；当S 闭合时，线圈中有感应电流阻碍磁铁下落，故a ＜g ，所以t 1＜t 2，v 1＞v 2.9．一个半径为r 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环，用一根长为L 的绝缘细绳悬挂于O 点，离O 点下方L 2处有一宽度为L 4、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图4－7－19所示．现使圆环从与悬点O 等高位置A 处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是( )图4－7－19 A ．mgL B ．mg (L 2＋r ) C ．mg (34L ＋r ) D ．mg (L ＋2r ) 解析:选C.线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少．最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒．在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg (34L ＋r )．图4－7－2010. (2021年高考大纲全国卷Ⅱ)如图4－7－20，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平．线圈从水平面a 开始下落．已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ，则( )A ．F d >F c >F bB ．F c <F d <F bC ．F c >F b >F dD ．F c <F b <F d解析:选D.金属线圈进入与离开磁场的过程中，产生感应电流，线圈受到向上的磁场力即安培力，根据F ＝IlB ，E ＝Bl v ，I ＝E r 可得:F ＝B 2l 2v r ，由此可知线圈所受到的磁场力大小与速度大小成正比．当线圈完全进入磁场时，没有安培力，故F c ＝0；通过水平面b 时，有v 2b ＝2gh ab ，则v b ＝2gh ab ；通过水平面d 时设线圈刚完全进入时的速度为v ′b ，有v 2d－v ′2b ＝2gh bd ，则v d ＝v ′2b ＋2gh bd ，而h bd ＞h ab ，故v d ＞v b ，则F d ＞F b ，所以本题答案为D.二、非选择题图4－7－2111.如图4－7－21所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A .在弧形轨道上高为h 的地方，无初速度释放一磁铁B (可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A 的中心轴运动，设A 、B 的质量分别为M 、m ，若最终A 、B 速度分别为v A 、v B .(1)螺旋管A 将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能．解析:(1)磁铁B 向右运动时，螺旋管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺旋管A 向右运动．(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A 、B 的动能和螺旋管中的电能，所以mgh ＝12M v 2A ＋12m v 2B ＋E 电． 即E 电＝mgh －12M v 2A －12m v 2B . 答案:(1)向右运动 (2)mgh －12M v 2A －12m v 2B 图4－7－2212．如图4－7－22所示，在光滑的水平面上有一半径r ＝10 cm 、电阻R ＝1 Ω、质量m ＝1 kg 的金属环，以速度v ＝10 m/s 向一有界磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面向里，B ＝0.5 T ，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环一共释放了32 J 的热量，求:(1)此时圆环中电流的瞬时功率；(2)此时圆环运动的加速度．解析:(1)设刚好有一半进入磁场时，圆环的速度为v ′，由能量守恒，得12m v 2＝Q ＋12m v ′2 此时圆环切割磁感线的有效长度为2r ，圆环的感应电动势E ＝B ·2r ·v ′而圆环此时的瞬时功率P ＝E 2R ＝(B ·2r ·v ′)2R两式联立代入数据可得v ′＝6 m/s ，P ＝0.36 W(2)此时圆环在水平方向受向左的安培力F ＝ILB ，圆环的加速度为a ＝ILB m ＝B 2(2r )2v ′mR ＝6×10－2 m/s 2，方向向左．答案:(1)0.36 W (2)6×10－2 m/s 2 向左。

高中物理第四章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动练习（含解析）新人教版选修32第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动「基础达标练」1．(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是() A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应解析：选BD这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对．2．桌面上放一铜片，如图所示，一条形磁铁的N极自上而下接近铜片的过程中，铜片对桌面的压力()A．增大B．减小C．不变D．无法判断是否变化解析：选A磁铁的N极接近铜片时，自上而下穿过铜片的磁通量增大，在铜片内会产生逆时针方向绕行的感应电流(如图所示)，使铜片上方呈现N极，阻碍磁铁接近．根据牛顿第三定律知，磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力．3．下列有关金属探测器工作原理叙述正确的是()A．金属探测器是利用电流的热效应原理工作的B．当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生涡流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声C．金属探测器自身不产生迅速变化的磁场时，仍可以探测到金属物质而正常工作D．金属探测器在正常工作时，自身会产生迅速变化的磁场，从而使探测器附近的金属内部产生涡流，影响原来的磁场，引发报警解析：选D金属探测器利用的是电磁感应现象，故A、C错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误；探测过程中工作时，当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化，产生涡流，影响原来的磁场，引发报警，故D 正确．4．(多选)关于涡流，下列说法中正确是()A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁炉是利用涡流来加热食物的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流解析：选ABC高频冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确；电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，在锅具底部产生交变的涡流来加热食物，故B正确；阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用，故C正确；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，故D错误．5．(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是()A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析：选AB由于磁针位于圆盘的正上方，所以穿过圆盘的磁通量始终为零，故C错误；如果将圆盘看成由沿半径方向的“辐条”组成，则圆盘在转动过程中，“辐条”会切割磁感线产生感应电动势，在圆盘中产生涡电流，该涡电流产生的磁场导致磁针运动，故A、B正确；同时圆盘中的自由电子随圆盘一起转动形成电流，该电流对磁针没有作用力，D错误．6.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是()A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电解析：选C高频感应炉的原理：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化．故只有C正确．7．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块()A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大解析：选C 小磁块从铜管P 中下落时，P 中的磁通量发生变化，产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P 中不是做自由落体运动，而塑料管Q 中不会产生电磁感应现象，因此Q 中小磁块做自由落体运动，A 错误；P 中磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B 错误；由于在P 中小磁块下落的加速度小于g ，而Q 中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P 中下落的时间比在Q 中长，C 正确；根据动能定理可知，小磁块落到底部时在P 中的速度比在Q 中的小，D 错误．8．一个半径为r 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环，用一根长为L 的绝缘细绳悬挂于O点，离O 点下方L 2处有一宽度为L 4、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点O 等高位置A 处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中，金属环产生的热量是 ( )A ．mgLB ．mg ⎝⎛⎭⎫L 2＋rC ．mg ⎝⎛⎭⎫34L ＋rD ．mg (L ＋2r )解析：选C 线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒．在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg ⎝⎛⎭⎫34L ＋r ，C 正确．「能力提升练」1．一位物理老师用一段铜导线和一块磁铁演奏一曲《菊花台》的视频惊艳网友，网友直呼“史上最牛物理老师”．他是这么做的：在一块木板上固定两颗螺丝钉，用一段铜导线缠绕在两颗螺丝钉之间，扩音器通过导线与两螺丝钉连接．将磁铁放在铜导线旁边，手指拨动铜导线，另一只手握着螺丝刀压着铜导线，并在铜导线上滑动，优美动听的乐曲就呈现出来了．根据上面所给的信息，你认为下面说法正确的是( )A．手指拨动铜导线，铜导线的振动引起空气振动而发出声音B．手指拨动铜导线，使铜导线切割磁感线产生感应电流，电流通过扩音器放大后发声C．声音的音调变化是通过手指拨动铜导线力的大小来实现的D．手指拨动铜导线，铜导线中产生直流电流解析：选B手指拨动铜导线发声是由于铜导线切割磁感线产生感应电流，电流通过扩音器放大后发声，选项A错误，B正确；螺丝刀压着铜导线在铜导线上滑动，实质是改变铜导线切割磁感线的有效长度，从而改变感应电流，变化的电流通过导线传到扩音器中，便产生不同音调的声音，所以声音的音调变化不是通过手指拨动铜导线产生的，选项C错误；手指拨动铜导线，铜导线振动切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律，铜导线中的感应电流大小、方向均改变，选项D错误．2．电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠．图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是()A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差解析：选B电磁炉线圈中通以交变电流，产生交变磁场，锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，A选项错误，B选项正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，C选项错误；陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，不会产生涡流，D选项错误．3．(2019·湖北模拟)随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线．小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化．下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图．关于无线充电，下列说法正确的是()A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电解析：选C无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应现象，A选项错误；充电底座接直流电源时，无线充电设备不会产生交变磁场，不能够正常使用，B选项错误；电磁感应现象不会改变电流的频率，接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，C选项正确；被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件，与手机电池相连，当有交变磁场时，则出现感应电动势，因此普通手机不能够利用无线充电设备进行充电，D选项错误．4.(多选)低频电涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度．如图，在线圈L1中通以低频交流电，它周围会产生交变磁场，其正下方有一个与电表连接的线圈L2，金属板置于L1、L2之间．当线圈L1产生的变化磁场透过金属板，L2中会产生感应电流．由于金属板厚度不同，吸收电磁能量强弱不同，导致L2中感应电流的强弱不同，则()A．金属板吸收电磁能量，是由于穿过金属板的磁场发生变化，板中产生涡流B．金属板越厚，涡流越弱C．L2中产生的是直流电D．L2中产生的是与L1中同频率的交流电解析：选AD当线圈L1产生的变化磁场透过金属板，板中产生涡流，从而吸收电磁能量，A选项正确；金属板越厚，产生的涡流越强，B选项错误；根据电磁感应原理，L2中产生的是与L1中同频率的交流电，C选项错误，D选项正确．5.如图所示，在光滑的水平面上，有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属环以速度v＝10 m/s向一有界磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B＝0.5 T．从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了32 J热量．求：(1)此时圆环中电流的瞬时功率；(2)此时圆环运动的加速度．解析：(1)由能量守恒m v 22＝Q ＋m v ′22而P ＝E 2R ＝(B ·2r ·v ′)2R二式联立可得P ＝0.36 W.(2)a ＝BIL m ＝B 2(2r )2v ′mR＝6×10－2 m/s 2，方向向左． 答案：(1)0.36 W (2)6×10－2 m/s 2，方向向左6．如图所示，质量为m ＝100 g 的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h ＝0.8 m ，有一质量为M ＝200 g 的小磁铁(长度可忽略)，以v 0＝10 m/s 的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6 m ，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看做平抛运动)：(1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为v ′＝2 m /s ，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g ＝10 m/s 2)解析：(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)．(2)由能量守恒可得：由磁铁穿过铝环后做平抛运动，设飞行的水平距离为x ，根据h ＝12gt 2，x ＝v t 可求出穿过后的速度v ＝x ·g 2h m /s ＝9 m/s E 电＝12M v 02－12M v 2－12m v ′2＝1.7 J. 答案：(1)铝环向右偏斜 (2)1.7 J。

第七节：涡流１．用来冶炼合金钢的真空___________，炉外有___________，线圈中通入___________电流，炉内的金属中产生___________．涡流产生的___________使金属熔化并达到很高的温度．2．利用涡流冶炼金属的长处是整个进程能在___________中进行，这样就可以避免___________进入金属，可以冶炼高质量的___________．3．探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈从地面扫过，线圈中___________有的电流．若是地下埋着___________，金属中会感应出___________，涡流的___________又会反过来影响线圈中的___________，使仪器报警．4．一样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一转变的磁场中相较较（）A．金属块中的涡流较大，热功率也较大B．硅钢片中涡流较大，热功率也较大C．金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大D．硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大5．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（）A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发烧量6．如图所示，一块长方形滑腻铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量散布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端转动，则（）A．铝环的转动速度将愈来愈小B．铝环将维持匀速转动C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D．铝环的运动速度会改变，但运动方向将不会发生改变7．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（）A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h8．如图所示，在滑腻水平面上固定一条形磁铁，有一小球以必然的初速度向磁铁方向运动，若是发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（）A．铁B．木C．铜D．铝9．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在滑腻水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环进程中，做______运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）10．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（）A．A、B两点在同一水平线B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环将做等幅摆动能力提升：11．如图所示是高频焊接原理示用意，线圈中通以高频交流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一路．我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的．试定性说明：为何交变电流的频率越高，焊接缝处放出的热量越大？1二、用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左侧有匀强磁场，右边没有磁场。

7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.如图为手机无线充电的原理图,下列哪种装置的工作原理与其相同( A )A.电磁炉B.电动机C.回旋加速器D.速度选择器解析:手机无线充电及电磁炉均应用了电磁感应原理;而电动机是导线在磁场中受力;回旋加速器利用电场的加速及磁场中的偏转;速度选择器采用的是带电粒子在复合场中的运动;故选项A正确.2.(2019·山东滕州月考)物理课上,老师做了一个“电磁阻尼”实验:如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁,将磁铁托起到某一高度后放开,磁铁能上下振动较长时间才停下来;如果在磁铁下方放一个固定的铝制圆环,使磁极上下振动时穿过它,磁铁就会很快地停下来.某同学另找器材再探究此实验.他安装好器材,经反复实验后发现:磁铁下方放置圆环,并没有对磁铁的振动产生影响,对比老师演示的实验,其原因可能是( D )A.弹簧的劲度系数太小B.磁铁的质量太小C.磁铁的磁性太强D.圆环的材料与老师用的不同解析:只要能够产生感应电流,都能对磁铁的运动产生阻碍作用,选项A,B,C错误;若圆环的材料为非金属材料,不能产生感应电流,无法对磁铁产生阻碍作用,故选项D正确.3.如图所示,一个闭合的矩形金属框abcd与一根绝缘轻杆B相连,轻杆上端O点是一个固定转轴,转轴与线框平面垂直,线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央,线框平面与磁感线垂直.现将线框从静止释放,在左右摆动过程中,线框受到磁场力的方向是( B )A.向左摆动的过程中,受力方向向左;向右摆动的过程中,受力方向向右B.向左摆动的过程中,受力方向向右;向右摆动的过程中,受力方向向左C.向左摆动的过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动的过程中,受力方向先向右后向左D.摆动过程中始终不受力解析:从阻碍相对运动的角度来看,由于磁通量的变化是由线框和磁场间做相对运动引起的,因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动.要阻碍相对运动,磁场对线框因产生感应电流而产生的作用力——安培力一定和相对运动的方向相反,即线框向左摆动时受安培力方向向右,线框向右摆动时受安培力方向向左,所以选项B正确.4.(多选)电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理,是通过电子线路产生交变磁场,把铁锅放在面板上时,在铁锅底部产生交变的电流.它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点.下列关于电磁炉的说法中正确的是( AD )A.电磁炉面板可采用陶瓷材料,发热部分为铁锅底部B.电磁炉面板可采用金属材料,通过面板发热加热锅内食品C.电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热D.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率解析:电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的烹饪器具.由高频感应加热线圈、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成.使用时,加热线圈中通入交变电流,线圈周围便产生一交变磁场,交变磁场的磁感线大部分通过金属锅体,在锅底中产生大量涡流,从而产生烹饪所需的热.所以电磁炉发热部分为铁锅底部,不能用陶瓷材料,产生的热量不通过面板加热,故面板可采用陶瓷材料,选项A,D正确,B,C错误.5.如图所示,条形磁铁从h高处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S断开时,至落地用时t1,落地时速度为v1;开关S闭合时,至落地用时t2,落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是( D )A.t1>t2,v1>v2B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2D.t1<t2,v1>v2解析:当开关S断开时,线圈中无感应电流,对磁铁无阻碍作用,故磁铁自由下落,a=g;当S闭合时,线圈中有感应电流阻碍磁铁下落,故a<g所以t1<t2,v1>v2,选项D正确.6.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO′旋转,当给以相同的初始角速度开始转动后,由于阻力,经相同的时间后停止;若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中,甲环的转轴与磁场方向平行,乙环的转轴与磁场方向垂直,如图所示,当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后,则下列判断正确的是( B )A.甲环先停B.乙环先停C.两环同时停下D.无法判断两环停止的先后解析:由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变,穿过乙环的变化,所以甲环中不产生感应电流,乙环产生.乙环的机械能不断地转化为电能,最终转化为焦耳热散失掉,所以乙环先停下来,故B正确.7.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一.如图所示,线圈中通以一定频率的正弦式交变电流,靠近待测工件时,工件内会产生涡流,同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化.下列说法中正确的是( ABC )A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B.涡流的频率等于通入线圈的交变电流的频率C.通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D.待测工件可以是塑料或橡胶制品解析:根据楞次定律得知:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化,选项A正确;感应电流的频率与原电流的频率是相同的,涡流的频率等于通入线圈的交变电流的频率,选项B正确;因为线圈交变电流是周期变化的,故在工件中引起的交变电流也是周期性变化的,可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力,选项C正确;电磁感应只能发生在金属物体上,故待测工件只能是金属制品,选项D 错误.8.(2018·福建莆田期中)如图所示,Ⅰ是竖直放置的闭合的接有毫安表的螺线管,Ⅱ是悬挂在弹簧下端的(不大)强磁铁棒,现使之在Ⅰ中振动.试用能量转化和守恒的观点分析将会出现什么现象,并说明原因.答案:由于磁铁棒Ⅱ在线圈中振动,线圈Ⅰ内磁通量不断发生变化,从而产生感应电流,毫安表指针偏转.此过程中由于机械能向电能不断转化,磁铁棒的振幅不断减小,直至停止振动,原振动的能量全部转化为电能在线圈中消耗.9.(多选)如图(甲)所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术,其原理是用线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得物件内部是否断裂及位置的信息.如图(乙)所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中,闭合开关S的瞬间,套环将立刻跳起.关于对以上两个运用实例的理解正确的是( BC )A.涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了自感现象B.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C.涡流探伤技术中的线圈所连接电源必须是变化的交流电源D.涡流探伤技术中的线圈所连接电源也可以是直流电源解析:涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了互感现象,选项A错误;能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料,选项B正确;涡流探伤技术中的线圈所连接的必须是交流电源,选项C正确,D错误.10.(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中,一手持式封口机,它的工作原理是:当接通电源时,内置线圈产生磁场,当磁感线穿过封口铝箔材料时,瞬间产生大量小涡流,致使铝箔自行快速发热,熔化复合在铝箔上的溶胶,从而粘贴在承封容器的封口处,达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是( CD )A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高,可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口,但不适用于金属容器解析:由于封口机利用了电磁感应原理,故封口材料必须是金属类材料,而且电源必须是交流电,A,B错误;减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量,即控制温度,C正确;封口材料应是金属类材料,但对应被封口的容器不能是金属,否则同样会被熔化,只能是玻璃、塑料等材质,D正确.11.(2019·河南焦作检测)如图所示,一闭合金属圆环用绝缘细线悬挂于O点,将圆环拉离平衡位置并释放,使圆环在竖直平面内摆动,摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域,A,B为该磁场的竖直边界,不计空气阻力,则( B )A.圆环穿过磁场后,还能摆至原来的高度B.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流C.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大D.圆环最终将静止在平衡位置解析:当金属环摆动的范围超出磁场时,金属环进出磁场时,穿过环的磁通量变化,产生感应电流,从而产生焦耳热,损失机械能,摆动幅度越来越小,选项A错误,B正确.当金属环完全在磁场中运动时,穿过金属环的磁通量不发生变化,环中无感应电流,机械能无损失,摆动幅度不再变化,选项C,D错误.12.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验,如图所示.在一块绝缘板的中部安装一个线圈,线圈接有电源,板的四周有许多带负电的小球,整个装置支撑起来,忽略各处的摩擦,当电源接通的瞬间,下列关于圆盘的说法中正确的是( A )A.圆盘将逆时针转动B.圆盘将顺时针转动C.圆盘不会转动D.无法确定圆盘是否会动解析:线圈接通电源瞬间,产生向上的磁场,向上增大的磁场产生顺时针方向的感生电场,因为小球带负电,小球受到的电场力与电场方向相反,则有逆时针方向的电场力,故圆盘将沿逆时针方向转动.A正确.13.在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘,它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接,组成电路如图所示,一匀强磁场穿过两圆盘垂直向外,若不计一切摩擦,当a 盘在外力作用下做逆时针转动时,转盘b( B )A.沿与a盘相同的方向转动B.沿与a盘相反的方向转动C.转动的角速度可能大于a盘的角速度D.转动的角速度可能等于a盘的角速度解析:如图所示,金属圆盘可看做由多根金属辐条组成,a盘在外力作用下逆时针转动时,圆盘切割磁感线,由右手定则知,电动势方向为由O1→A,在闭合电路中有方向为O1AO2BO1的感应电流,而对b盘,由左手定则和能的转化和守恒定律知,b盘顺时针转动且其转动的角速度一定小于a 盘的角速度,选项B正确.14.如图所示,一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁(质量为m),铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合,则悬挂磁铁的绳子中拉力F随时间t变化的图象可能是( B )解析:铜环闭合,铜环在下落过程中,穿过铜环的磁通量不断变化,铜环中产生感应电流;由楞次定律可知,感应电流总是阻碍磁体间的相对运动,当铜环在磁铁上方时,感应电流阻碍铜环靠近磁铁,给铜环一个向上的安培力,因此拉力大于重力;当铜环位于磁铁下方时,铜环要远离磁铁,感应电流阻碍铜环的远离对铜环施加一个向上的安培力,则拉力大于重力;当铜环处于磁铁中部时,磁通量不变,则没有感应电流,没有安培力,因此拉力等于重力,故A,C,D错误,B正确.15.如图所示,水平放置的光滑导轨MN,PQ上放有长为L、电阻为R、质量为m的金属棒ab,导轨左端与内阻不计、电动势为E的电源组成回路,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨电阻不计且足够长,并与开关S串联.求闭合开关后,金属棒可达到的最大速度.解析:闭合开关后,金属棒在安培力的作用下向右运动.当金属棒的速度为v时,产生的感应电动势E=BLv,它与电源电动势方向相反,从而导致电路中的电流减小,安培力减小,金属棒的加速度减小,即金属棒做加速度越来越小的变加速运动.当加速度为零时,金属棒的速度达到最大值,金属棒产生的感应电动势与电源电动势大小相等,回路中电流为零,此后导体棒将以这个最大的速度做匀速直线运动.金属棒速度最大时,有E=BLv m,解得v m=.答案:。